Raspberry Pi programmieren mit Python:
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| Main Author: | |
|---|---|
| Format: | Book |
| Language: | German |
| Published: |
Frechen
mitp
2019
|
| Edition: | 4. Auflage |
| Subjects: | |
| Online Access: | Inhaltsverzeichnis |
| Physical Description: | 519 Seiten Illustrationen, Diagramme 24 cm x 17 cm, 895 g |
| ISBN: | 9783958459120 |
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I N HALTSVERZEICH N IS
PYTHON AUF DEM RASPBERRY P
I. 15
1 BEGEGNUNG MIT
PYTHON.
19
1.1 WAS IST
PYTHON?.
19
1.2
PYTHON-VERSIONEN.
20
1.3
IDLE.
21
1.3.1 DIE
PYTHON-SHELL.
21
1.3.2
HOTKEYS.
23
1.4 DIE PYTHON-SHELL ALS TASCHENRECHNER
.
24
1.4.1 OPERATOREN UND T ERM E
.
24
1.4.2
ZAHLEN.
25
1.4.3 MATHEMATISCHE FUNKTIONEN
.
29
1.5 H
ILFE.
34
1.6 NAMEN UND
ZUWEISUNGEN.
35
1.6.1 ZUWEISUNGEN FUER MEHRERE
VARIABLEN. 37
1.6.2 RECHNEN MIT VARIABLEN IN DER SHELL
.
37
1.6.3 SYNTAXREGELN FUER BEZEICHNER
.
38
1.6.4 NEUE NAMEN FUER FUNKTIONEN UND ANDERE OBJEKTE
.
39
1.6.5 ERWEITERTE ZUWEISUNGEN
.
39
1.7 MIT PYTHON-BEFEHLEN GERAETE STEUERN
.
40
1.7.1 PROJEKT: EINE LED EIN- UND
AUSSCHALTEN. 40
1.7.2 DAS MODUL
RPI.GPIO. 42
1.7.3 STEUERN MIT R
ELAIS.
43
1.7.4 PROJEKT: EINE TASCHENLAMPE AN- UND AUSSCHALTEN
.
44
1.8
AUFGABEN.
46
1.9
LOESUNGEN.
49
2
PYTHON-SKRIPTE.
51
2.1 EIN SKRIPT MIT IDLE
ERSTELLEN.
51
2.1.1 EIN NEUES PROJEKT STARTEN
.
51
2.1.2 PROGRAMMTEXT EINGEBEN
.
52
2.1.3 DAS SKRIPT
AUSFUHREN.
52
2.1.4 SHORTCUTS
.
53
2.2 PROGRAMME AUSFUHREN
.
53
2.2.1 PROGRAMM IN DER KONSOLE
STARTEN. 53
2.2.2 ANKLICKEN DES PROGRAMMICONS IM FILE-MANAGER
.
55
2.3 INTERAKTIVE PROGRAMME - DAS
EVA-PRINZIP. 57
2.3.1 FORMAT MIT BEDEUTUNG -
AUFBAU EINES PYTHON-PROGRAMMTEXTES . 58
2.3.2 EINGABE - DIE
INPUT()-FUNKTION. 59
2.3.3 VERARBEITUNG - UMWANDELN VON DATENTYPEN UND
RECHNEN.
59
2.3.4 AUSGABE - DIE
PRINT()-FUNKTION. 60
2.4 PROGRAMMVERZWEIGUNGEN
.
61
2.4.1 EINFACHE BEDINGUNGEN
.
62
2.4.2 WIE ERKENNT MAN EINE GUTE MELONE?
ZUSAMMENGESETZTE B EDINGUNGEN. 64
2.4.3 EINSEITIGE VERZWEIGUNGEN UND PROGRAMMBLOECKE
.
65
2.4.4 HABEN SIE IHR
IDEALGEWICHT?. 66
2.4.5 EINE BESONDERHEIT VON PYTHON: WAHRHEITSWERTE FUER OBJEKTE 69
2.5 BEDINGTE WIEDERHOLUNG - DIE WHILE-ANWEISUNG
.
70
2.5.1 PROJEKT: ZAHLENRATEN
.
71
2.5.2 HAVE A BREAK! ABBRUCH EINER
SCHLEIFE. 72
2.6 PROJEKTE MIT DEM GPIO
.
72
2.6.1
BLINKLICHT.
73
2.6.2
SCHALTER.
73
2.6.3 Z AE H LE R
.
75
2.6.4 GRUNDZUSTAENDE FESTLEGEN UND FLANKENSTEUERUNG
.
76
2.7 PROJEKT: EINE ALARMANLAGE
.
77
2.7.1 AUFBAU UND ARBEITSWEISE DER ALARMANLAGE.
77
2.7.2 PROGRAMMIERUNG
.
78
2.8 A
UFGABEN.
81
2.9
LOESUNGEN.
83
3 KOLLEKTIONEN: MENGEN, LISTEN, TUPEL UND
DICTIONARIES. 87
3.1 DIE
TYPHIERARCHIE.
87
3.2 GEMEINSAME OPERATIONEN FUER
KOLLEKTIONEN. 89
3.3 KOLLEKTIONEN IN BEDINGUNGEN
.
90
3.3.1 PROJEKT: KUNDENBERATUNG
.
91
3.3.2 PROJEKT: SICHERE
KOMMUNIKATION. 91
3.4 ITERATION - DIE FOR-ANWEISUNG
.
92
3.4.1 VERWENDUNG VON B RE A K
. 93
3.5
SEQUENZEN.
94
3.5.1 KONKATENATION UND VERVIELFAELTIGUNG
.
94
3.5.2 DIREKTER ZUGRIFF AUF ELEMENTE -
INDIZIERUNG. 95
3.5.3
SLICING.
95
3.5.4 PROJEKT: LESBARE ZUFALLSPASSWOERTER
.
96
3.6
TUPEL.
98
3.7 ZEICHENKETTEN
(STRINGS).
99
3.7.1 STRINGS DURCH BYTESTRINGS CO D IEREN
. 100
3.7.2 FORM
ATIEREN.
101
3.8
LISTEN.
103
3.8.1 LISTEN SIND OBJEKTE UND EMPFANGEN BOTSCHAFTEN
.
103
3.8.2 KLASSE, TYP UND INSTANZ
.
104
3.8.3 KOPIE ODER
ALIAS?.
105
3.8.4
LISTENOPERATIONEN.
106
3.8.5 PROJEKT: ZUFALLSNAMEN
.
107
3.8.6 PROJEKT:
TELEFONLISTE.
108
3.8.7 LISTEN DURCH COMPREHENSIONS ERZEUGEN.
109
3.9 ZAHLEN IN EINER FOLGE - RANGE()-FUNKTION
.
110
3.10 PROJEKT:
KLOPFZEICHEN.
112
3.11
MENGEN.
115
3.11.1 PROJEKT: HAEUFIGKEIT VON BUCHSTABEN IN EINEM TEXT
.
116
3.12 PROJEKT:
ZUFALLSSOUNDS.
117
3.12.1 WIE KOMMEN TOENE AUS DEM RASPBERRY PI?.
117
3.12.2 SOUNDS MIT PYG AM E
.
. 119
3.12.3
PROGRAMMIERUNG.
120
3.13
DICTIONARIES.
121
3.13. I OPERATIONEN FUER DICTIONARIES
.
122
3.13.2 PROJEKT: M
ORSEN.
123
3.14 PROJEKT: DER KUERZESTE WEG ZUM Z IEL
.
124
3.15
AUFGABEN.
128
3.16
LOESUNGEN.
129
4
FUNKTIONEN.
131
4.1 AUFRUF VON
FUNKTIONEN.
131
4.1.1 UNTERSCHIEDLICHE ANZAHL VON ARGUMENTEN.
132
4.1.2 POSITIONSARGUMENTE UND SCHLUESSELWORT-ARGUMENTE
.
132
4.1.3 FUER EXPERTEN: FUNKTIONEN ALS ARGUMENTE.
133
4.2 DEFINITION VON
FUNKTIONEN.
134
4.3 FUNKTIONEN IN DER IDLE-SHELL TESTEN
.
136
4.4
DOCSTRINGS.
136
4.5 VERAENDERLICHE UND UNVERAENDERLICHE OBJEKTE ALS PARAMETER
.
137
4.6 VOREINGESTELLTE PARAMETERWERTE
.
139
4.7 BELIEBIGE ANZAHL VON PARAM ETERN
.
140
4.8 DIE RETUM-ANWEISUNG UNTER DER
LUPE. 141
4.9 MEHR SICHERHEIT! VORBEDINGUNGEN TE STEN
.
.
.
143
4.10 NAMENSRAEUME: GLOBAL UND LOKAL
.
145
4.11 REKURSIVE FUNKTIONEN - DIE HOHE SCHULE DER ALGORITHMIK
.
147
4.11.1 PROJEKT: REKURSIVE S U M M
E. 147
4.11.2 PROJEKT: QUICKSORT
.
148
4.12 EXPERIMENTE ZUR REKURSION MIT DER
TURTLE-GRAFIK. 149
4.12.1 TURTLE-BEFEHLE IM INTERAKTIVEN M
ODUS. 149
4.12.2 PROJEKT: EINE REKURSIVE SPIRALE AUS QUADRATEN
.
151
4.12.3 PROJEKT: PYTHAGORASBAUM
.
153
4.12.4 PROJEKT: EINE KOCH-SCHNEEFLOCKE
. 155
4.13 PROJEKT: DER SIERPINSKI-TEPPICH
.
157
4.14 FUNKTIONEN PER KNOPFDRUCK AUFRUFEN: CALLBACK-FUNKTIONEN
.
159
4.14.1 PROJEKT: DIGITALER
TUERGONG. 160
4.14.2 PROJEKT: VERKEHRSZAEHLUNGEN - ZAEHLEN MIT MEHREREN
KNOEPFEN.
161
4.15 A
UFGABEN.
164
4.16 LOESUNGEN
.
167
5 FENSTER FUER DEN RPI - GRAFISCHE BENUTZUNGSOBERFLAECHEN
.
171
5.1 WIE MACHT MAN EINE
BENUTZUNGSOBERFLAECHE?. 171
5.2 PROJEKT: DIE DIGITALE LOSTROMMEL
.
172
5.2.1 DIE GESTALTUNG DER WIDGETS
.
174
5.2.2 DAS LAYOUT-MANAGEMENT
.
175
5.3 BILDER AUF WIDGETS
.
177
5.3.1 PROJEKT: EIN VISUELLER
ZUFALLSGENERATOR. 178
5.3.2 BILDER VERARBEITEN
.
179
5.3.3 PROJEKT:
SCHWARZ-WEISS-MALEREI. 181
5.4 PROJEKT: DER
KRIMIAUTOMAT. 182
5.4.1 TEXTEINGABE
.
182
5.4.2 PROGRAMMIERUNG
.
184
5.5 WER DIE WAHL HAT, HAT DIE QUAL: CHECKBUTTON UND RADIOBUTTON
----
185
5.5.1 PROJEKT: AUTOMATISCHE
URLAUBSGRUESSE. 186
5.5.2 PROJEKT: DIGITALER
GLUECKSKEKS. 188
5.6 VIELE WIDGETS SCHNELL PLATZIERT: DAS
GRID-LAYOUT. 190
5.6.1 PROJEKT:
RECHENQUIZ.
191
5.7 PROJEKT:
FARBMIXER.
194
5.8 PROJEKT: EDITOR MIT PULLDOWN-MENUES
.
196
5.8.1 AUFBAU EINER M ENUESTRUKTUR
.
197
5.8.2
PROGRAMMIERUNG.
198
5.9
AUFGABEN.
200
5.10
LOESUNGEN.
202
6 DATEN FINDEN, LADEN UND SPEICHERN
.
207
6.1 DATEIEN
.
207
6.1.1 DATEN
SPEICHERN.
207
6.1.2 DATEN
LADEN.
208
6.2 EIN BLICK HINTER DIE KULISSEN: DIE SD-KARTE
.
208
6.3 DATENSTRUKTUREN HALTBAR MACHEN MIT PICKLE
.
211
6.4 VERSUCH UND IRRTUM - MEHR ZUVERLAESSIGKEIT DURCH
TRY-ANWEISUNGEN.
212
6.5 PROJEKT:
KARTEIKASTEN.
212
6.5.1 DER
EDITOR.
213
6.5.2 DER
PRESENTER.
216
6.6 BENUTZUNGSOBERFLAECHE ZUM LADEN UND SPEICHERN
. 219
6.6.1
DIALOGBOXEN.
219
6.6.2 ERWEITERUNG DES EDITORS FUER
KARTEIKARTEN. 221
6.6.3 ERWEITERUNG DES PRESENTERS
.
224
6.7 DATEN AUS DEM IN TERN
ET.
226
6.8 PROJEKT: GOETHE ODER
SCHILLER?. 227
6.8.1 METHODEN DER STRING-OBJEKTE
.
228
6.8.2 PROGRAMMIERUNG. 230
6.9 DATEN FINDEN MIT REGULAEREN AUSDRUECKEN
.
233
6.9.1 REGULAERE
AUSDRUECKE.
233
6.9.2 DIE FUNKTION FINDALL()
.
235
6.9.3 PROJEKT:
STAUMELDER.
235
6.9.4
PROGRAMMIERUNG.
236
6.10
AUFGABEN.
239
6.11
LOESUNGEN.
241
7 PROJEKTE MIT
ZEITFUNKTIONEN. 243
7.1 PROJEKT: FUENF SEKUNDEN STOPPEN UND GEWINNEN
.
243
7.2 DATUM UND ZEIT IM UEBERBLICK
.
245
7.3 PROJEKT:
DIGITALUHR.
246
7.3.1 WOHER BEKOMMT DER RPI DIE
ZEIT?. 246
7.3.2 WAS IST EIN PROZESS?
.
247
7.3.3 VOLLBILDMODUS
.
249
7.3.4 EVENT-VERARBEITUNG
.
252
7.3.5 A
UTOSTART.
253
7.4 PROJEKT: EIN DIGITALER BILDERRAHMEN
.
253
7.4.1 ZUGRIFF AUF DAS DATEISYSTEM: DAS MODUL O S
.
254
7.4.2 PYTHON IMAGING LIBRARY
(PIL). 255
7.4.3 DIE PROGRAMMIERUNG
.
257
7.5 PROJEKT: WAHMEHMUNGSTEST
.
259
7.5.1 DIE PROGRAMMIERUNG
.
260
7.6 PROJEKT: STOPPUHR MIT G ONG
.
263
7.7 A
UFGABEN.
266
7.8 LOESUNGEN
.
267
8 OBJEKTORIENTIERTE
PROGRAMMIERUNG. 273
8.1 UEBERALL O
BJEKTE.
273
8.2 KLASSEN UND VERERBUNG BEI
PYTHON. 275
8.2.1 EINFUHRENDES BEISPIEL: ALPHABET
.
.
.
276
8.2.2 QUALITAETSMERKMAL
AENDERBARKEIT. 279
8.2.3 VERERBUNG. 280
8.3 PONG REVISITED. 282
8.3.1 BAU EINES
FUSSSCHALTERS.
283
8.3.2 DIE KLASSE
CANVAS. 285
8.3.3 DIE PROGRAMMIERUNG
.
289
8.4 RENN, LOLA RENN!
.
293
8.4.1 VORBEREITUNG
.
294
8.4.2 STRUKTUR DES PROGRAMM S
.
294
8.4.3
BACKGROUND.
296
8.4.4 SW
ITCH.
296
8.4.5 DISPLAY
.
298
8.4.6
CLOCK.
298
8.4.7 DIE KLASSE R U N N ER
.
299
8.4.8 C
ONTROLLER.
300
8.4.9
MODULE.
302
8.5 A UFGABEN
.
304
8.6 LOESUNGEN
.
307
9
SENSORTECHNIK.
315
9.1 WAS IST EIN DIGITALER TEMPERATURSENSOR?
.
315
9.2 DEN DS1820
ANSCHLIESSEN.
316
9.3 TEMPERATURDATEN
LESEN.
. 317
9.3.1 TEMPERATURDATEN EINES SENSORS AUTOMATISCH AUSWERTEN . . . 319
9.4 PROJEKT: EIN DIGITALES THERMOMETER MIT MEHREREN SENSOREN
.
320
9.4.1 EIN MODUL FUER DIE
MESSWERTERFASSUNG. 321
9.4.2 DIE GRAFISCHE OBERFLAECHE
.
323
9.4.3 TEMPERATURDATEN PER E-MAIL SEN D EN
. 324
9.5 PROJEKT: EIN TEMPERATURPLOTTER
.
326
9.5.1 TEMPERATUR-ZEITDIAGRAMME
.
326
9.5.2 PROGRAMMIERUNG
.
327
9.6 PROJEKT: MOBILE
DATENERFASSUNG.
330
9.6.1 EXPERIMENTE MIT MOBILER TEMPERATURERFASSUNG
.
332
9.6.2
PROGRAMMIERUNG.
332
9.6.3 WIEDERGABE DER D ATEN
.
334
9.7 SPANNUNG MESSEN
.
334
9.7.1 DAS
SPI-PROTOKOLL.
336
9.7.2 PROGRAMMIERUNG
.
338
9.8 ALKOHOLSENSOR
.
339
9.8.1 PROJEKT: ACHTUNG! ALKOHOLISCHES
GETRAENK!. 340
9.8.2 PROJEKT: DEN ALKOHOLGEHALT DER LUFT UND VON FLUESSIGKEITEN
M E SSE N
.
343
9.8.3 WIE KANN MAN DEN ALKOHOLGEHALT VON FLUESSIGKEITEN
MESSEN?.
345
9.8.4 MESSEN UND INTERPOLIEREN
.
347
9.9 PROJEKTE MIT EINEM DIGITALEN LICHTSENSOR
.
350
9.9.1 DAS MODUL
TSL25OEI.
351
9.9.2 DAS MODUL S M B U S
.
352
9.9.3 MIT DEM RASPBERRY PI FARBEN MESSEN -
ABSORPTIONSSPEKTROMETER
.
355
9.10
KOHLENDIOXID-SENSOR.
361
9.10.1 PROJEKT: DATENLOGGER
.
362
9.10.2 DAS SENSORMODUL KALIBRIEREN
.
363
9.10.3 PROJEKT: EIN EXPERIMENT ZUR DIFFUSION VON G ASEN
.
364
9.11
AUFGABEN.
367
9.12
LOESUNGEN.
369
10 PROJEKTE MIT DER KAMERA
.
377
10.1 DAS KAMERAMODUL ANSCHLIESSEN
.
377
10.2 DIE
KAMERASOFTWARE.
379
10.2.1 EINZELBILDER
.
380
10.3 PROJEKT: KAMERAOPTIONEN TESTEN
.
381
10.4 PROJEKT: UEBERWACHUNGSKAMERA - LIVEBILD AUF DEM BILDSCHIRM
.
383
10.5 PROJEKT: BEWEGUNG ERFASSEN
.
385
10.6 PROJEKT: GERICHTETE BEWEGUNGEN
ERFASSEN. 388
10.6.1 FILES VERARBEITEN MIT SUBPROCESS UND IO
.
389
10.6.2 DIE PROGRAMMIERUNG
.
390
10.7 PROJEKT: BIRNEN ODER TOMATEN?
.
396
10.7.1 MAGISCHE METHODEN - DAS UEBERLADEN VON OPERATOREN
.
396
10.7.2 PROGRAMM IERUNG
.
399
10.7.3 WEITERENTWICKLUNGEN
.
402
10.8 DAS MODUL PICAMERA
.
402
10.8.1 DIE KLASSE PIC AM ERA
.
403
10.8.2 PROJEKT: EINEN FILM AUFNEHM
EN. 405
10.8.3 PROJEKT: FOTOS PER E-MAIL
VERSCHICKEN. 406
10.9 WAS IST LOS AM AUTOBAHNKREUZ? BILDER EINER WEBCAM AUSWERTEN. 407
10.9.1 WEBCAMS IM INTERNET ANZAPFEN
.
.
.
407
10.9.2 AUF EINEM FOTO ZEICHNEN - DAS MODUL IMAGEDRAW
.
409
10.9.3 PROJEKT: VERKEHRSDICHTE AUF DER AUTOBAHN
.
411
10.9.4 WIE FINDET MAN DEN URL EINES WEBCAM-BILDES?
.
415
10.10 RANDBEMERKUNG: WAS DARF MAN? WAS SOLL M AN ?
.
416
10.11
AUFGABE.
417
10.12
LOESUNG.
418
11
WEBSERVER.
421
11.1 DER RPI IM LOKALEN N ETZ
.
421
11.1.1
WLAN.
421
11.1.2 EINE DAUERHAFTE IP-ADRESSE FUER DEN
RPI. 422
11.1.3 UEBER SSH AUF DEM RPI
ARBEITEN. 423
11.1.4 VIRTUAL NETWORK COMPUTING
(VNC). 424
11.2
WEBSERVER.
425
11.2.1 DER APACHE WEBSERVER
.
425
11.2.2 EIN WEBSERVER MIT
PYTHON. 426
11.2.3 DEN SERVER STARTEN
.
427
11.2.4 DIE STARTSEITE
.
427
11.2.5 DEN SERVER TESTEN
.
428
11.3 WAS IST LOS IM
GARTENTEICH?.
429
11.3.1 PROJEKT: EINFACHE WEBCAM MIT STATISCHER W EBSEITE
.
429
11.3.2
CGI-SKRIPTE.
433
11.3.3 CGI-SKRIPTE FUER DEN
APACHE-SERVER. 436
11.3.4 HILFE, MEIN CGI-SKRIPT LAEUFT NICHT!
.
437
11.3.5 INTERAKTIVE W
EBSEITEN. 438
11.3.6 EINGABEKOMPONENTEN IN EINEM HTML-FORMULAR
.
440
11.3.7 VERARBEITUNG VON EINGABEN IN EINEM CGI-SKRIPT
.
441
11.3.8 ZUGRIFF AUS DER FEM
E. 443
11.4 GERAETE UEBER DAS INTERNET STEUERN
.
444
11.4.1 PRIVILEGIERTE RECHTE FUER EIN
CGI-SKRIPT. 444
11.4.2
PROGRAMMIERUNG.
445
11.5
DATENBANKEN.
447
11.5.1 DAS MODUL
SQLITE3.
447
11.5.2 PROJEKT: FREIES O B
ST. 450
11.5.3 ALTERNATIVEN ZU
CGI. 457
11.6
AUFGABEN.
458
11.7
LOESUNGEN.
459
12 ERWEITERUNGEN: OLED UND H A T
.
465
12.1
OLED-DISPLAY.
465
12.2
ANSCHLUSS.
465
12.3 INSTALLATION DER SSDI3O6-BIBLIOTHEK
.
466
12.4 AUF DEM DISPLAY TEXTE UND FORMEN
AUSGEBEN. 467
12.4.1 PROJEKT: U H
RZEIT.
467
12.5 MIT IMAGEDRAW ZEICHNEN UND TEXTE
SCHREIBEN. 468
12.5.1 GRAFIKEN
ZEICHNEN.
469
12.5.2 SCHRIFTARTEN DEFINIEREN
.
471
12.6 PROJEKT: GESPEICHERTE TRUETYPE-FONTS
DARSTELLEN. 472
12.7 PROJEKT:
THERMOMETER.
474
12.8 SENSE
HAT.
475
12.9 DIE KLASSE
SENSEHAT.
477
12.10 GRAFISCHE AUSGABE UEBER DIE LED-MATRIX
.
479
12.11 DIE RAEUMLICHE ORIENTIERUNG DES SENSE H A T
. 480
12.11.1 PROJEKT: DAS MURMELLABYRINTH
.
481
12.12 DER
JOYSTICK.
484
12.12.1
INPUTEVENT.
485
12.12.2 DIE KLASSE
JOYSTICK.
486
12.12.3 DEFINITION VON EVENTHANDLEM
.
.
.
486
12.12.4 AUF EVENTS WARTEN UND EVENTS
ABFRAGEN. 488
12.13 A
UFGABEN.
490
12.14
LOESUNGEN.
490
A DEN RASPBERRY PI EINRICHTEN
.
495
A.I
HARDWARE-AUSSTATTUNG.
495
A.2 DAS BETRIEBSSYSTEM INSTALLIEREN
.
495
A.2.1 DOWNLOAD DER SOFTWARE
.
. 495
A.2.2 DIE SD-KARTE FORM ATIEREN
.
496
A.3 DEN RASPBERRY PI DAS ERSTE MAL STARTEN UND KONFIGURIEREN
.
497
A. 4 DIE GRAFISCHE OBERFLAECHE VON RASPBIAN
.
498
B DER G PIO
.
501
B. I DER G PIO
. 501
B.2 EIN FLACHBANDKABEL MIT PFOSTENVERBINDEM
.
504
C
AUTOSTART.
507
D SO ENTSTAND DAS TITELBILD
.
.
509
STICHWORTVERZEICHNIS
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